JPH0234367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は光電面を持つ真空容器内に電気光学結
晶板を封入し、光電面に形成された電子像に対応
する屈折率の分布を前記結晶板に形成する空間光
変調管における前記電子像の書込み方法に関す
る。

（発明の背景） 前記空間光変調管に使用される電気光学結晶は
比較的大面積のウエフアが得やすく、半波長電圧
が低く、光導電性がなく、かつ光電面を作成する
際の比較的高い温度で変質しない結晶であること
が好ましい。

LiNbO₃の結晶は350℃程度のベーキングにも
耐えられる。またLiNbO₃の結晶は、第１図に示
すように55゜カツトしたものが半波長電圧が最も
低く実用的である。

ところが、この55゜カツトLiNbO₃ウエフアは自
然複屈折を有するため、結晶表面に電荷が与えら
れない状態（書込みをしない状態）でも、読み出
し用のレーザ光で結晶を照射すると、その反射光
（出力）の偏光状態が変化し、出力の明るさにバ
イアス（直流成分）が与えられてしまう。なおこ
の問題は数式等を参照して後述する。そのため、
像の書込みを行つても、出力の明るさの変化が、
表面電荷量を正確に対応させることができないと
いう問題がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、前述のような空間光変調装置
において前記自然複屈折の問題を解決することが
できる空間光変調装置における書込み方法を提供
することにある。

（発明の構成） 前記目的を達成するために本発明による空間光
変調装置における書込み方法は、真空気密容器中
に形成された光電面、前記光電面に対向して配置
され後面に透明電極を有し自然複屈折を持つ電気
光学結晶、前記結晶の光電面側に配置された二次
電子捕集電極からなる空間光変調管と、前記空間
光変調管の真空気密容器の外から前記結晶の後面
に直線偏光されたレーザ光を入射するレーザ光源
装置と、前記結晶から反射されたレーザ光を通過
させて強度情報に変換する偏光子と、前記光電面
に入力光像を形成する第１の照射手段とからなる
空間光変調装置の像の書込み方法において、前記
空間光変調管の光電面を一様に照射する第２の照
射手段により前記光電面を一様に照射し、光電面
に動作電圧を供給し、前記二次電子捕集電極と前
記結晶の透明電極間に前記偏光子を通過した光が
最も弱くなるかまたは強くなる電圧を与えて消去
を行い、次いで第１の照射手段で光電面に入力像
を照射し前記二次電子捕集電極と前記結晶の透明
電極間に前記偏光子を通過した光が最も強くなる
かまたは弱くなる方向に前記電気光学結晶に表面
電荷を蓄積させる電圧を印加して書込みを行うよ
うに構成されている。

（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。

第２図は本発明による方法を実施することがで
きる空間光変調装置の実施例を示すブロツク図で
ある。

入力像１はインコヒーレント光源１０で照射さ
れてレンズ２で空間光変調管３の光電面３１へ投
影される。

光電面３１で入力光像は光電子像に変換され、
変換された電子像は、マイクロチヤンネルプレー
ト３２の入力面に結像させられる。

その電子像はマイクロチヤンネルプレート３２
によつて増倍され、55゜カツトLiNbO₃単結晶板３
４の表面に電荷像を形成する。

このLiNbO₃単結晶板３４の表面電荷による結
晶のｘ方向y′方向の屈折率は次式でそれぞれ与え
られる。

nx≒n₀−（n₀ ³／２）・Δ（１／nx²） …(1) ny′≒ne′−（ne′³／２）・Δ（１／ny′²） …(2) ただし Δ（１／nx²）＝r₂₂Esinθ ＋r₁₃Ecosθ Δ（１／ny′²）＝−r₂₂Esinθcos²θ ＋r₁₃Ecos³θ ＋r₃₃Esin²θcosθ −2r₄₂Esin²θcosθ ここで、 θ：55゜ n₀，ne′：それぞれ電荷の存在しない時のｘ方向
y′方向の屈折率 Ｅ：電荷の存在により結晶内に生ずる電界 r₁₃，r₂₂，r₃₃，r₄₂：電気光学テンソルの成分を表
す。

ここでレーザ光源４からの光を対物レンズ５で
拡大し、ピンホール６で余分な回折光を除去した
後、偏光子７で偏光方向を結晶のｘ軸（または
y′軸）から45゜の方向の直線偏光に固定する。そ
してコリメーテイングレンズ８で平行光にし、ハ
ーフミラー９を通して前記結晶３４にＢ面側から
入射させる。

結晶３４内におけるｘ，y′方向の屈折率が異な
るから、入射した光のｘ方向y′方向の成分の速度
が異なることになる。

その結果結晶３４の表面Ａで反射して戻つてく
る光のｘ方向成分、y′方向成分に次の(3)式に示す
位相差が生じ、一般には楕円偏光となつて出力さ
れる。

Γ＝（2π／λ）・｛（ne′−n₀） ＋（ne′³／２）・Δ（１／ny′²） −（n₀ ³／２）・Δ（１／nx²）｝×2l …(3) ここで λ：レーザ４から出力する光の波長 ｌ：結晶３４の厚さ この出力光は偏光子１１を通過させれば、一つ
の偏波方向だけがとり出され、スクリーン１２に
は入力像１によつて変調されたコヒーレント光像
が得られる。

このとき(3)式からわかるように、結晶３４の表
面電荷が０の場合であつても、 Γ₀＝（2π／λ）・（ne′−n₀）×2l …(4) のような位相差が生ずる。

第３図は表面電荷量σと出力光の明るさＩとの
関係を示すグラフである。

この表面電荷量σと出力光の明るさＩとの関係
はスクリーン１２上の輝度を測定することにより
確認できる。

第３図に示すように出力像の明るさＩは電荷σ
が０の時である明るさI′が現れる。

この現象はイメージデバイスにとつて非常に不
都合である。結晶３４の表面に与えられる電荷量
は入力像の明るさに対応する。

ところが出力像の明るさＩと電荷σは第３図の
ような特性を持つているから入力像の明るさが増
加するにつれて、出力像はａ→ｂ（出力零）→ｃ
のように変化し、入力像の明るさが増加しても出
力が減少してしまう領域ができる。

本発明方法によれば、入力像がない時には、出
力光強度を０または最大とすることができる。

（準備）この実施例では、光電面３１に光電子
をマイクロチヤンネルプレート３２方向に放出さ
せることのできる−3KVの動作電圧を印加し、
マイクロチヤンネルプレート３２に−0.9KV、二
次電子捕集電極３３にVc＝＋2KVを与える。そ
して入力像１をとり去つた状態で、第２の照明手
段を形成し、インコヒーレント光源１０で光電面
３１を一様に照射する。このとき、スクリーン１
２上で出力強度を観察しながら結晶３４のＢ面に
与えられる電圧Vbを調整する。

結晶３４は第３図に示す出力特性を持つている
から、Vb＝Vc−V₁のときに、結晶からの二次電
子放出によつて結晶表面に第３図のｂ点に対応す
る＋σ₁の電荷が一様に与えられ、出力強度は０と
なる。

（書込み）例えば正電荷像を書き込む場合に
は、結晶３４のＢ面に与えられる電圧Vbを Vb＝Vc−V₁−Vπ（Vπは半波長電圧）とする。
すると結晶３４のＡ面の二次電子放出（δ＞１）
により入射光像に対応するσ₁〜σ₃の範囲内の正電
荷が蓄積される。その結果入力に対応するｂ〜ｄ
の間に存在する。

（消去）前記正電荷像を消去するときにはVb
をVc−V₁とし、前記準備のときと同様に光電面
３１を一様に照射して、結晶３４のＡ面を電子で
照射することにより正電荷像を消去できる。結晶
３４のＡ面の電荷はσ₁となり、出力は一様にｂ点
となる。

（変形例） 前記方法と異なる電圧を結晶３４のＢ面に印加
することにより正電荷反転像を得ることができ
る。

結晶３４のＢ面に与えられる電圧Vbを Vb＝Vc−（V₁＋Vπ）として光電面に一様な光
を与える。これにより結晶３４のＡ面には一様に
正電荷σ₃が与えられ出力強度は一様にｄ点とな
り、準備または消去を終了する。

次にVbをVc−V₁として像を書き込むと電子の
入射により、一様な正電荷が像に対応して中和さ
れ、出力強度はｄ〜ｂの間に分散する書込みが行
われる。

負電荷像の書込みまたは消去のときは光電面、
マイクロチヤンネルプレート、二次電子捕集電極
には、上述と同じ電圧を供給する。

負電荷の絶対値に対応して読み取り光の強度が
増加する負電荷像の場合は、 Vbの値をVc−V₁で消去を行い、Vbの値をVc
−V₁＋Vπで書込みを行う。

負電荷反転像の場合はVbの値をVc−V₁＋Vπ
で消去を行い、Vbの値をVc−V₁で消去を行う。

また前述の説明では、補正をｂ点とする例につ
いて説明したが第３図に示すV₁′を用いてVb＝
Vc＋V₁′として、ｅ点になるようにしても良い。

要するに本発明は、第３図に示す図の山または
谷によることに本質があり各電圧はその山または
谷に相当する表面電荷を与える電圧であると理解
されるべきである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明方法によれば、自然
複屈折を持つ結晶を用いた空間光変調管におい
て、その自然複屈折による直流光バイアスを簡単
な操作によつて除去することができ、空間光変調
管の入力像に正確に対応するコヒーレント光像を
得ることが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための空間光変
調管に用いられるLiNbO₃ウエフアのカツト方向
を示す図である。第２図は、本発明方法を実施す
るための空間光変調装置のブロツク図である。第
３図は、結晶表面電荷（結晶の両面間の電位差）
とコヒーレント光出力強度との間係を示すグラフ
である。 １……入力像、２……レンズ、３……空間光変
調管、４……レーザ、５……対物レンズ、６……
ピンホール、７……偏光子、８……コリメーテイ
ングレンズ、９……ハーフミラー、１０……白色
光源、１１……偏光子、１２……スクリーン、３
１……光電面、３２……マイクロチヤンネルプレ
ート、３３……二次電子捕集電極、３４……55゜
カツトLiNbO₃ウエフア、３５……出力窓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空気密容器中に形成された光電面、前記光
   電面に対向して配置され後面に透明電極を有し自
   然複屈折を持つ電気光学結晶、前記結晶の光電面
   側に配置された二次電子捕集電極からなる空間光
   変調管と、前記空間光変調管の真空気密容器の外
   から前記結晶の後面に直線偏向されたレーザ光を
   入射するレーザ光源装置と、前記結晶から反射さ
   れたレーザ光を通過させて強度情報に変換する偏
   光子と、前記光電面に入力光像を形成する第１の
   照射手段とからなる空間光変調装置の像の書込み
   方法において、前記空間光変調管の光電面を一様
   に照射する第２の照射手段により前記光電面を一
   様に照射し、光電面に動作電圧を供給し、前記二
   次電子捕集電極と前記結晶の透明電極間に前記偏
   光子を通過した光が最も弱くなるかまたは強くな
   る電圧を与えて消去を行い、次いで第１の照射手
   段で光電面に入力像を照射し前記二次電子捕集電
   極と前記結晶の透明電極間に前記偏光子を通過し
   た光が最も強くなるかまたは弱くなる方向に前記
   電気光学結晶に表面電荷を蓄積させる電圧を印加
   して書込みを行うように構成した空間光変調装置
   における書込み方法。 ２ 前記電気光学結晶は55゜カツトのLiNbO₃結晶
   である特許請求の範囲第１項記載の空間光変調装
   置における書込み方法。 ３ 前記二次電子捕集電極と前記結晶の透明電極
   間に前記偏光子を通過した光が最も弱くなる電圧
   を与えて消去を行い、次いで第１の照射手段で光
   電面に入力像を照射し前記二次電子捕集電極と前
   記結晶の透明電極間に前記偏光子を通過した光が
   最も強くなる方向に前記電気光学結晶に表面電荷
   を蓄積させる電圧を印加して書込まれた電荷像
   は、前記電荷の絶対値に対応して読み取り光の強
   度が増加する電荷像の書込みである特許請求の範
   囲第１項記載の空間光変調装置における書込み方
   法。 ４ 前記二次電子捕集電極と前記結晶の透明電極
   間に前記偏光子を通過した光が最も強くなる電圧
   を与えて消去を行い、次いで第１の照射手段で光
   電面に入力像を照射し前記二次電子捕集電極と前
   記結晶の透明電極間に前記偏光子を通過した光が
   最も弱くなる方向に前記電気光学結晶に表面電荷
   を蓄積させる電圧を印加して書込まれた電荷像は
   反転電荷像である特許請求の範囲第１項記載の空
   間光変調装置における書込み方法。